JP2559888B2 - バルブアッセンブリィのレーザ溶接方法およびレーザ溶接装置のバルブアッセンブリィ保持装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、静的流量および噴射パターンをオリフィス
プレートにより設定するオリフィスプレートタイプのフ
ューエルインジェクタに適用されるバルブアッセンブリ
ィのレーザ溶接方法およびこの方法に使用されるバルブ
アッセンブリィ保持装置に関する。

B.従来の技術 オリフィスプレートタイプのフューエルインジェクタ
に使用されるバルブアッセンブリィ１は、一般に第６図
に示すように先端の噴出口内面にテーパ弁座2aを有する
バルブボディ２、バルブボディ２内にスライド可能に嵌
合され、かつテーパ弁座2aに離接するバルブニードル
３、およびバルブボディ２の先端に固着される流量およ
び噴射パターン設定用のオリフィスプレート４とから構
成される。

従来このようなバルブアッセンブリィにおいて、バル
ブボディ２の先端にオリフィスプレート４を固着する方
法としては、次に述べる方式が知られている。

第６図に示すようにバルブニードル３を組込んだバル
ブボディ２とオリフィスプレート４とを図示の配列関係
で図示省略の治具にセットし、矢印で示す方向からレー
ザビームを照射することにより、オリフィスプレート４
をバルブボディ２に溶接する方式のもの、および 第７図に示すようにバルブニードル３を抜き取って分
離したバルブボディ２とオリフィスプレート４とを図示
の配列関係にして図示省略の治具にセットし、そして矢
印に示す方向からレーザビームを照射することにより、
オリフィスプレート４をバルブボディ２に溶接する方法
のものがある。

C.発明が解決しようとする課題 ところで、バルブボディ２の弁座2aと、これに接触す
るバルブニードル３のテーパ先端面3aは、高い油密性を
得るためにすり合わせ処理されているためにすり合わせ
後のバルブボディとバルブニードルとは互換性のきかな
いペア構成になっている。

従って、上記の方式では、バルブボディとバルブニ
ードルが常に組合わされた状態で取り扱われるため、両
者が他のバルブボディまたはバルブニードルと誤って組
合わされるという問題が生じない。しかしながら、バル
ブボディの弁座2aにバルブニードル３の先端面が接触し
たままの状態でオリフィスプレート４の溶接を行うと、
その溶接熱がバルブボディ１を通してバルブニードル３
の先端部にも伝達されるため、テーパ先端面3aと弁座2a
間に焼付きなどが生じ、これが油密性を低下させ、強い
てはインジェクタの品質をも低下させるという問題があ
る。

また、上記の方式では、バルブニードル３がバルブ
ボディ２から分離されているため、溶接時の焼付きなど
を防止できる。しかしながら、バルブニードル３が分離
されることにより、その管理が面倒になるとともに、バ
ルブニードル３の抜き取り、および差し込み作業に多く
の人手を要し、その作業も煩雑になるほか、バルブニー
ドル３のテーパ先端面等を損傷するおそれが多々あり、
損傷される場合には、油密性が損なわれ、品質も低下す
ることになる。さらに、バルブニードルのバルブボディ
への再組付け時に誤組付けが生じるという問題があっ
た。また、オリフィスプレートの溶接用レーザビーム
は、下方から上方へ向け照射されるため、作業員の顔等
に照射する危険性があり、作業の安全性に欠ける問題も
あった。

本発明の技術的課題は、バルブニードルをバルブボデ
ィから分離することなしに品質の安定したレーザ溶接を
可能にし、かつ自動化を容易に実現することにある。

D.問題点を解決するための手段 一実施例を示す第１図に対応づけて本発明を説明する
と、本発明は、プレート型フューエルインジェクタのバ
ルブアッセンブリィ１を構成するバルブボディ２の先端
にオリフィスプレート４をレーザ溶接する方法に適用さ
れる。

そして上記技術的課題は、互いに上下に反転できる第
１ホルダ17および第２ホルダ19の第１ホルダ17には、バ
ルブボディ２およびこれに溶接されるオリフィスプレー
ト４を挿入し、第２ホルダ19には、バルブボディ２に組
込んだバルブニードル３の突出側を挿入してバルブボデ
ィ２およびオリフィスプレート４を第１および第２ホル
ダ17、19によりクランプする工程と、クランプ状態の第
１および第２ホルダ17、19を第１ホルダ17が上方に位置
するよう反転することによりバルブニードル３を第２ホ
ルダ19内で自重下降させてバルブボディ２の弁座2aから
離間する工程と、反転されたバルブアッセンブリィ１の
オリフィスプレート４に対してレーザビーム24を照射し
てオリフィスプレート４をバルブボディ２に溶接する工
程とを備えたことにより達成される。

また、本発明のレーザ溶接装置のバルブアッセンブリ
ィ保持装置は互いに上下に反転できるよう相対向して設
けた第１および第２支持部材14、15と、第１の支持部材
14に回転可能に支持され回転軸心部にバルブアッセンブ
リィ１のバルブボディ２およびオリフィスプレート４が
挿入される円筒穴17aを有する第１ホルダ17と、第２支
持部材15に第１ホルダ17の回転軸線と一致して回転可能
に支持され、かつ回転軸心部にバルブボディ２に組込ま
れたバルブニードル３が反転時に自重下降できる円筒穴
19aを有する第２ホルダ19と、第１および第２ホルダ1
7、19でクランプされたバルブアッセンブリィ１を上下
に反転操作する手段とを備えることにより、上記技術的
課題が達成される。

E.作用 第１および第２ホルダ17、19によりクランプされたバ
ルブアッセンブリィ１が、そのバルブボディ２側が上方
に位置するように上下に反転されると、バルブボディ２
内のバルブニードル３が第２ホルダ19の円筒穴19a内を
自重により下降し、バルブボディ２の弁座2aから離間す
る。したがって、この状態でレーザビームをオリフィス
プレート４に照射してオリフィスプレートをバルブボデ
ィ２に溶接しても、この溶接熱によりバルブボディの弁
座とバルブニードルとが焼付くという問題がなくなり、
バルブアッセンブリィの品質低下およびバルブニードル
の分離に伴う弊害も防止され、レーザ溶接の自動化の実
現も容易になる。

なお、以上のＤ項、Ｅ項では説明をわかりやすくする
ために実施例の図を用いたが、これにより本発明が実施
例に限定されるものではない。

F.実施例 第１図および第２図は、本発明の一実施例を示す構成
図である。図において、10は全体を支持する枠体であ
り、この枠体10の垂直側面10aには旋回盤11が軸12によ
り180度の角度で正逆方向に反転可能に支持されてい
る。旋回盤11の前面には可動体13が上下方向に移動可能
に取り付けられている。

可動体13の上下方向の一端には第１支持部材14が水平
に支持され、他端側には第２支持部材15の一端が案内13
aに沿って上下方向に移動可能に支持されている。可動
側の支持部材15は、可動体13内に設けた流体圧シリンダ
などからなるホルダ開閉用アクチュエータ16により上下
方向にスライドされる。

第１支持部材14には、バルブアッセンブリィ保持用の
第１ホルダ17が軸受18により垂直軸線Ｌを中心に回転可
能に支持されている。また、第２支持部材15の水平突出
側にはバルブアッセンブリィ保持用の第２ホルダ19が垂
直軸線Ｌを中心にして軸受20により回転可能に支持され
ている。

第１ホルダ17は、バルブアッセンブリィ１のバルブボ
ディ２およびオリフィスプレート４が挿入される円筒穴
17aを有し、円筒穴17aの底部には、オリフィスプレート
４に対応してレーザビーム導入開口17bが形成されてい
る。また、第２ホルダ19は第１ホルダ17と対向する側に
所定深さの円筒穴19aを，反対側に裁頭円錐状の凸クラ
ッチ19bをそれぞれ備える。円筒穴19aには第６図に示す
ようにバルブニードル３に設けた可動コア3bが遊嵌され
る。

枠体10の上端部には、第１ホルダ17を位置決めする位
置決め部材21が垂直軸線Ｌを中心にして回転できるよう
に軸受22によって支持されている。位置決め部材21は、
その中央部分に不活性ガス噴射ノズル23および溶接用レ
ーザビーム24が導入される開口21aを有し、下面には、
第１ホルダ17に設けたリング状突部17cが係合される凹
部21bが形成されている。

第１図および第２図において、25は下方に位置して垂
直軸線Ｌ上に配置したスピンドルで、垂直軸線Ｌを中心
に回転すると共に垂直軸線Ｌの方向に進退可能になって
いる。スピンドル25の先端には、第２ホルダ19の凸クラ
ッチ19bと係合してホルダ17、19に回転を伝達する凹ク
ラッチ25aが形成される。

第３図は、上記構成のオリフィスプレート用レーザ溶
接機構の制御システムの構成図を示す。図において、制
御装置30はレーザ溶接機構全体を制御するもので、マイ
クロコンピュータから構成される。

制御装置30の入力側には、ホルダ19内に挿入されたオ
リフィスプレート４の表裏およびオリフィスプレート４
の有無を検出する検出器31、ホルダ17、19によりバルブ
ボディ２とオリフィスプレート４を重合状態でクランプ
した時のクランプ寸法を検出するクランプ寸法検出器32
が接続される。また、制御装置30の出力側には、ホルダ
17内にオリフィスプレート４およびバルブアッセンブリ
ィ１をローディング／アンローディングするロボット3
4、旋回盤11を反転させる反転モータ35、ホルダ19を開
閉操作するアクチュエータ16、スピンドル25を前後進お
よび回転させるスピンドル駆動部36、およびレーザ発生
器37がそれぞれ接続されている。

次に、本実施例の動作を第４図に示すフロチャートを
参照して説明する。

オリフィスプレートのレーザ溶接に際し、制御装置30
がスタートすると、ロボット34が動作して、オリフィス
プレート４、およびバルブニードル３の差し込まれたバ
ルブボディ２を、第１図に示す状態の第１ホルダ17の円
筒穴17a内に順番に挿入する（ステップS1）。次のステ
ップS2では、まず、検出器31の検出針（図示せず）をホ
ルダ17の開口17bからオリフィスプレート４に当接する
まで差し込み、この差込量を検出して制御装置30に出力
することにより、オリフィスプレート４の表裏判定を行
う。ここで、オリフィスプレート４は第５図に示すよう
に皿状をなしているから、オリフィスプレート４が上方
を向いて挿入されている時は、第１図に示すように円筒
穴17aの底部に正しく着座した挿入状態となり、オリフ
ィスプレート４の底面レベルは下降する。また、オリフ
ィスプレート４が逆向きに挿入されたときは、その底面
レベルは上昇する。

したがって、オリフィスプレート４が裏であると判定
された時はステップS3に進み、また表であると判定され
た時はステップS4に進む。

ステップS3では、ロボット34を動作させてバルブニー
ドル３を含むバルブボディ２をホルダ17から抜き取りオ
リフィスプレート４をその表が上方を向くよう反転させ
た後、バルブニードル３を組付けたままのバルブボディ
２を再びホルダ17の円筒穴17aに挿入する。また、ステ
ップS4では、反転操作などに伴うロボットのミスローデ
ィングを再度チェックするために、再び検出器を31を上
述と同様に動作させて、その差込み情報からオリフィス
プレート４があるかを判定する。ここで、オリフィスプ
レート４が無しと判定された時はステップS5に進み、不
良品としてロボットによりホルダ外へアンローディング
する。また、オリフィスプレート４が有りと判定された
時は、ステップS6に進みバルブアッセンブリ１をクラン
プする。

すなわち、制御装置30からの指令によりアクチュエー
タ16を動作して、第２ホルダ19を含む第２指示部材15を
第１図において下降させる。そして、第２ホルダ19の円
筒穴19aの閉口端緑19cがバルブボディ２の鍔部2b係合す
ると、バルブボディ２およびオリフィスプレート４全体
が円筒穴19aの底面に押圧され、両ホルダ17、19によっ
てクランプされる。この時、バルブニードル３の可動コ
ア3bは第２ホルダ19の円筒穴19a内に挿入される。

バルブアッセンブリィ１のクランプ動作が終了する
と、次のステップS7に進み、クランプ寸法かを判定す
る。このクランプ寸法の判定に際しては、バルブボディ
２およびオリフィスプレート４がホルダ17,19により所
定の圧力でクランプされた付近での基準位置に対する変
位量をクランプ寸法検出器（例えば差動変圧器）32によ
り検出し、この変位量を基準値と比較することによって
行う。

ここで、挿入されたオリフィスプレート４が規定外の
ものであったりすることにより、クランプ寸法でないと
判定された時はステップS5に進み、また、クランプ寸法
である時はステップS8に進む。ステップS8では、制御装
置30から反転モータ35に動作指令を与えることにより、
旋回盤11を第１図に示す状態から180度回転させる。こ
れによりホルダ17,19でクランプされたバルブアッセン
ブリィ１は第２図に示すように上下に反転される。これ
に伴いバルブボディ２に挿入されているバルブニードル
３は、その可動コア3bが円筒穴19aの底面に当接するま
で自重により下降する。これにより、バルブニードル３
のテーパ先端面3aは、第５図に示すようにバルブボディ
２の弁座2aから離間される。

次のステップS9では、制御装置30からスピンドル駆動
部36に指令を与えることにより、スピンドル25を第２図
の矢印Ａ方向に上昇させ、その凹クラッチ25aを第２ホ
ルダ19の凸クラッチ19bに係合する。そしてスピンドル2
5をさらに上昇させることにより、クランプ状態にある
バルブアッセンブリィ１を含めたホルダ117,19全体を可
動体13ごとに上昇させ、第１ホルダ17の突部17cを位置
決め部材21の凹部21bに係合させる。これによりホルダ1
7が垂直軸線Ｌに対し位置決めされ、同時にオリフィス
プレート４のレーザビーム24に対する位置決めも行われ
る。

次のステップS10ではオリフィスプレート４のレーザ
溶接を行う。レーザ溶接に際しては、スピンドル25を第
２図の矢印Ｂ方向に回転することでホルダ17,18、バル
ブアッセンブリィ１および位置決め部材21を一体に回転
させる。この状態でレーザ発生器37を作動してレーザビ
ーム24を第２図に示すようにオリフィスプレート４に照
射し、同時にノズル23から不活性ガスをレーザ溶接部分
に噴射する。したがって、スピンドル25が１回転するこ
とにより、オリフィスプレート４の周縁部分がバルブボ
ディ２の先端面に溶接される。

オリフィスプレート４のレーザ溶接が終了すると、ス
テップS11に進み、レーザ溶接装置を第１図に示す状態
に戻した後、バルブアッセンブリィ１を良品としてロボ
ットにより装置外へアンローディングする。

以下、第４図に示す手順の各処理を実行することによ
り、バルブニードル３を組み込んだ状態のバルブボディ
２にオリフィスプレート４を自動的にレーザ溶接するこ
とができる。また、オリフィスプレート４をレーザ溶接
するとき、バルブニードル３のテーパ先端面3aは第５図
に示すようにバルブボディ２の弁座2aから離間している
ので、従来のように弁座2aとテーパ先端面3aとが溶接熱
によって焼き付くようなことがなく、品質の低下を防止
できる。

また、バルブボディ２とバルブニードル３は常に組み
合わされペアー状態におかれるため、分離方式のような
バルブニードルの損傷，バルブボディとの誤組付けの問
題も解消できる。

さらにまた、オリフィスプレート溶接の自動化を容易
に実現することができるほか、オリフィスプレートの溶
接用レーザビームは下方へ向けて照射できるため、レー
ザ溶接部を不用意に覗いてもレーザビームが作業者の顔
面などに照射されるという危険性がなくなり、安全面で
有利となる。また、オリフィスプレートの溶接に際して
は、オリフィスプレートが第１ホルダ17内に挿入されて
いるか否かの有無判定および表裏判定を行なった後にレ
ーザ溶接工程へ移行する方式になっているから、オリフ
ィスプレートがないままレーザビームがバルブボディに
照射されたり、あるいはオリフィスプレートが裏返しの
ままバルブボディに溶接されたりする問題を未然に防止
できる。

なお、本発明は上述した実施例のものに限定されず、
請求項に記載された範囲において種々変更し得ることは
勿論である。

G.発明の効果 以上説明したように本発明によれば、バルブボディに
バルブニードルを組み込んだ状態のバルブアッセンブリ
ィを溶接用のオリフィスプレートと共に第１および第２
ホルダでクランプし、このクランプ状態のバルブアッセ
ンブリィを上下に反転してバルブニードルをバルブボデ
ィの弁座から離間した状態でオリフィスプレートのレー
ザ溶接を行なうようにしたので、バルブニードルをバル
ブボディから分離することなしに品質の安定したレーザ
溶接が可能になり、かつ自動化の実現も容易になるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体の構成を示す断面
図、第２図はバルブアッセンブリィをレーザ溶接可能に
反転した状態を示す断面図、第３図はレーザ溶接の制御
システムを示す構成図、第４図はレーザ溶接の動作手順
を示すフロチャート、第５図は本実施例における要部の
断面図、第６図および第７図は従来におけるオリフィス
プレートのレーザ溶接方式を示す説明図である。 1:バルブアッセンブリィ、2:バルブボディ 2a:弁座、3:バルブニードル 3a:テーパ先端面、4:オリフィスプレート 10:枠体、11:旋回盤 13:可動体、14:第１の支持部材 15:第２の支持部材、17:第１ホルダ 17a:円筒穴、19:第２ホルダ 19a:円筒穴、24:レーザビーム

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多孔式オリフィスプレート型フューエルイ
   ンジェクタのバルブアッセンブリィを構成するバルブボ
   ディの先端にオリフィスプレートをレーザ溶接する方法
   において、 互いに上下に反転できる第１ホルダおよび第２ホルダの
   第１ホルダには、バルブボディおよびこれに溶接される
   オリフィスプレートを挿入し、第２ホルダには、バルブ
   ボディに組込んだバルブニードルの突出側を挿入して前
   記バルブボディおよびオリフィスプレートを第１および
   第２ホルダによりクランプする工程と、 クランプ状態の第１および第２ホルダを第１ホルダが上
   方に位置するよう反転することによりバルブニードルを
   第２ホルダ内で自重下降させてバルブボディの弁座から
   離間する工程と、 反転されたバルブアッセンブリィのオリフィスプレート
   に対しレーザビームを照射してオリフィスプレートをバ
   ルブボディに溶接する工程とを備えたことを特徴とする
   バルブアッセンブリィのレーザ溶接方法。
2. 【請求項２】レーザ溶接装置のバルブアッセンブリィ保
   持装置であって、 互いに上下に反転できるよう相対向して設けた第１およ
   び第２の支持部材と、 前記第１の支持部材に回転可能に支持され回転軸心部に
   バルブアッセンブリィのバルブボディおよびオリフィス
   プレートが挿入される円筒穴を有する第１ホルダと、 前記第２の支持部材に前記第１ホルダの回転軸線と一致
   して回転可能に支持され、かつ回転軸心部にバルブボデ
   ィに組込まれたバルブニードルがその反転時に自重下降
   できる円筒穴を有する第２ホルダと、 前記第１および第２ホルダでクランプされたバルブアッ
   センブリィを上下に反転操作する手段とを備えたことを
   特徴とするバルブアッセンブリィ保持装置。